[发明专利]一种基于SoC FPGA的动车组塞拉门控制系统

权利要求书

1.一种基于SoC FPGA的动车组塞拉门控制系统，包括车门主程序子系统和电机运动控制子系统，其特征在于：

基于集成ARM硬核的SoC FPGA芯片；车门主程序子系统采用冗余设计，车门主程序1运行于ARM硬核上，车门主程序2运行于FPGA例化出的软核上，车门主程序1和车门主程序2执行相同的逻辑；电机运动控制子系统完全由FPGA实现，采用矢量控制理论控制无刷直流电机，用于控制车门的运动状态，与车门主程序子系统并行运行，通过AXI4-Lite总线与车门主程序子系统通信；

车门主程序子系统采用冗余设计，ARM硬核上运行Linux系统，Linux系统上运行车门主程序1；FPGA上例化软核，软核上运行Xilkernel系统，Xilkernel系统上运行车门主程序2；车门主程序1和车门主程序2执行相同的逻辑；车门主程序1控制第1路输出信号，车门主程序2控制第2路输出信号；第1路输出信号和第2路输出信号通过输出信号选择，确定最终的输出信号；看门狗1监控车门主程序1的运行状态，正常运行时，车门主程序1通过喂狗信号1喂看门狗1；看门狗2监控车门主程序2的运行状态，正常运行时，车门主程序2通过喂狗信号2喂看门狗2；看门狗1的超时信号1、看门狗2的超时信号2连接至输出信号选择，供输出信号选择时使用；看门狗1提供给车门主程序1超时信号1和复位信号1，看门狗2提供给车门主程序2超时信号2和复位信号2；输出信号选择通过记录信号通知车门主程序1和车门主程序2记录当前的调试信息；车门主程序1和车门主程序2之间可读取对方的状态；

电机运动控制子系统，其完全由FPGA实现，应用矢量控制理论驱动无刷直流电机，无刷直流电机反馈3路霍尔信号给霍尔解码模块，霍尔解码模块将处理后的3路霍尔信号传递给霍尔信号断线故障检测模块，同时计算出无刷直流电机的转速和转子位置，在之后用于与设定转速比较，传递给park变换模块和park反变换模块；霍尔信号断线故障检测模块，依据霍尔解码模块处理后的3路霍尔信号，判断霍尔信号线是否正常连接；设定转速与霍尔解码模块算得的做差，结果输入到模块；模块计算结果为，传递给三相断线故障检测模块，还会被用来与park变换模块算得的做差；ADC解码模块从驱动模块驱动无刷直流电机的三相电压脉冲、和上采样，计算出无刷直流电机三相电流值、和、和传递给clarke变换模块和三相断线故障检测模块；clarke变换模块将ADC解码模块算得的、和进行clarke坐标变换后得到和和传递给park变换模块；park变换模块通过霍尔解码模块算得的和clarke变换模块算得的、，进行park坐标变换，得到和模块算得的与park变换模块算得的做差，结果输入模块；模块计算结果为，传递给park反变换模块；0与park变换模块算得的做差，结果输入模块；模块计算结果为，传递给park反变换模块；park反变换模块将模块算得的、模块算得的和霍尔解码模块算得的进行park坐标反变换，算得和和传递给SVPWM模块，产生6路PWM信号，传递给驱动模块，驱动模块输出三相电压脉冲、和驱动无刷直流电机；三相断线故障检测模块，通过ADC解码模块算得的、、和模块算得的，来判断无刷直流电机的三相电线是否接好；三相断线故障检测模块的工作流程如下：

首先判断阈值是否成立，若否，则程序重新开始；若是，则判断条件1：且且是否成立，其中是一个正电流值，若一个电流绝对值小于，认为该电流在0附近，若一个电流绝对值大于，认为该电流不在0附近，通过程序修改；条件1：且且是在判断三相电流是否同时不在0附近，若是，则判断之前是否处于故障状态，若之前是否处于故障状态判断结果为否，则程序重新开始；若是，则判断条件1成立是否持续指定时间，若否，则程序重新开始；若是，则三相断线故障解除，程序结束；若条件1：且且的判断结果为否，则判断条件2：或或是否成立，该条件是在判断三相电流是否有任意一相电流在0附近，若否，则程序重新开始；若是，则判断条件2成立是否持续指定时间，若否，则程序重新开始，若是，则认定为三相断线故障，程序结束。